Bientôt un panneau solaire qui fonctionne sous la pluie ?

Bientôt un panneau solaire hybride qui fonctionne sous la pluie ?

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Les panneaux solaires ont le vent en poupe, et des équipes de chercheurs travaillent désormais à les rendre plus performants. Car si l’énergie solaire est par définition intermittente, certains freins à la production d’énergie peuvent être contournés. C’est notamment le cas de la pluie : des scientifiques asiatiques travaillent à la mise au point d’un panneau solaire hybride capable de fonctionner même sous la pluie. Une telle innovation serait un moyen efficace de rendre les panneaux photovoltaïques encore plus performants.

Exploiter l’énergie de la pluie

A priori, la pluie n’est pas le meilleur allié des panneaux solaires. Pourtant, depuis plusieurs années des équipes de scientifiques cherchent à adapter la technologie photovoltaïque pour que la pluie devienne un atout dans la production d’énergie. Concrètement, la pluie freine la production d’énergie d’un panneau solaire, ce qui fait baisser son rendement et rend la technologie photovoltaïque d’autant moins fiable. En 2013, l’Association des Professionnels de l’Energie Solaire Suisse avait ainsi mené une étude pour mesurer la dégradation de la production d’énergie des panneaux solaires en cas de pluie : l’étude avait révélé que la production d’énergie baissait de 90%. Or, dans certaines zones géographiques où le taux d’hygrométrie est élevé, une telle dégradation du rendement énergétique entraîne forcément des questions sur l’utilité du déploiement de panneaux solaires. Le meilleur moyen de contourner le problème ne serait-il pas d’exploiter l’énergie de la pluie pour augmenter le rendement des panneaux solaires ?

L’idée d’un panneau solaire hybride

En 2016, des chercheurs chinois de l’université de l’Océan et de l’université de Yunnan ont commencé à s’intéresser à la pluie comme facteur d’augmentation du rendement des panneaux photovoltaïques. Pour cela, ils ont étudié les propriétés électro-chimiques de l’eau de pluie. Pour cette première tentative, les chercheurs ont conçu des panneaux solaires en graphène, qui est un matériau très conducteur. Grâce au graphène, l’eau adhère à la surface des panneaux solaires, et un condensateur à deux couches permet de générer de l’électricité grâce à une réaction chimique.

Malheureusement, cette première expérience n’a pas eu le succès escompté. Car si l’expérience a mis en lumière le potentiel de la pluie pour valoriser la production d’énergie, le rendement effectif s’est avéré trop peu élevé pour que l’idée soit viable. De plus, les coûts de production liés à l’utilisation du graphène, un matériel encore récent et trop cher, rendaient inenvisageable une production à échelle industrielle. Pourtant, l’idée d’un panneau solaire hybride était née.

Le 1er panneau solaire hybride chinois

Pour faire de cette idée une réalité, une nouvelle équipe de chercheurs chinois s’est constituée au sein de l’université de Soochow. Elle a travaillé à la mise au point du premier panneau solaire hybride qui reprend les principes du TENG. Le TENG est le nom donné à la technologie du nanogénérateur triboélectrique. Son principe est relativement simple : il s’agit de générer de l’énergie grâce à la friction de deux matériaux.

Leur prototype se compose de trois couches. A la base, on retrouve une couche de polymère texturé ; il doit servir d’électrode commune au TENG et aux cellules photovoltaïques en silicium du panneau solaire. Entre la couche de base et la couche inférieure, les chercheurs ont intercalé un mélange de deux polymères. La couche supérieure se compose d’un polymère transparent, ce qui permet à la lumière du soleil de passer et d’être captée par les cellules photovoltaïques. Lorsque des gouttes d’eau tombent sur la surface du panneau, leur friction avec la couche supérieure permet de produire de l’électricité. Grâce à ces trois couches, le panneau solaire hybride peut continuer à produire de l’énergie grâce à la lumière du soleil. Mais la couche protectrice permet également d’imperméabiliser le panneau : il est protégé en cas de pluie et peut continuer à produire de l’énergie.

D’après les premières observations de l’équipe chinoise, la couche supérieure du panneau de test a une autre incidence : elle augmente la surface du panneau en contact avec la pluie, ce qui améliore le rendement du panneau solaire. Contrairement à la première équipe, l’équipe de Soochow a bien pris en compte les contraintes d’une production industrielle pour son panneau solaire hybride. Il devrait donc être facile à fabriquer en série. Toutefois, avant de lancer sa fabrication, l’équipe doit encore réaliser des tests en conditions réelles pour valider le rendement du panneau.

Rédigé par : La Rédaction

La Rédaction
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COMMENTAIRES

  • Dans l’éolien une approche également intéressante compte tenu de tous les sites de production d’hydrogène et de méthanation qui sont actuellement lancés dans le monde dont la plupart des pays d’Europe :

    Premières éoliennes à hydrogène au monde aux Pays-Bas :

    L’éolienne à hydrogène intègre l’électrolyse. Le couplage des deux techniques permet la suppression de nombreux composants, rendant la production d’hydrogène moins coûteuse, plus efficace et plus robuste. Cela résout le problème de l’intermittence et permet de fournir de l’énergie aux camions, trains etc à pile à combustible.

    A l’avenir les éoliennes seront idéalement raccordées à un réseau de gaz hydrogène plutôt qu’à un réseau électrique. Le transport de l’hydrogène par pipeline est en effet nettement moins cher que le transport d’électricité par câbles. En outre les pipelines servent de tampon inhérent donc l’harmonisation de l’offre et de la demande est nettement moins nécessaire.

    L’éolienne à hydrogène (partenariat entre l’initiateur et le fournisseur d’hydrogène durable HYGRO, le fabricant d’éoliennes Lagerwey et l’institut de recherche ECN) sera disponible en deux options. Une variante qui convertit toute l’énergie éolienne en hydrogène (pour un usage industriel) et une variante hybride qui peut fournir à la fois de l’électricité verte et de l’hydrogène (pour un usage local).

    https://www.lagerwey.com/blog/2018/04/19/lagerwey-met-waterstofwindturbine-op-hannover-messe/

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